悬臂式自动寻位焊接机及其使用方法与流程

本发明涉及一种焊接机，尤其涉及一种悬臂式自动寻位焊接机及其使用方法，属于焊接机械技术领域。

背景技术

现有的很多固定台压力机为焊接结构，固定台压力机的油箱是一个长方形，四周密封结构，深度大，施焊空间不足，人工焊接难度大，同时人工焊接时，因焊接空间狭小易被高温焊缝烫伤，由于油箱结构空间不通风，焊接产生的有害粉尘集中不易扩散，工人工作环境恶劣。固定台压力机油箱用于存油，焊缝焊接完后需要做气密性试验，要求焊缝不漏油，但由于人工焊接时施焊空间不足，焊枪角度不易达到合适位置，所以油箱焊缝经常有漏油现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种悬臂式自动寻位焊接机及其使用方法，解决了如今压力机油箱人工焊接焊接效果低的技术缺陷。

一种悬臂式自动寻位焊接机，包括水平导轨座、竖直导轨座、悬臂座、悬臂组件、焊枪头组件以及电控台；

所述水平导轨座水平设置在地面上；所述竖直导轨座在所述水平导轨座上沿x轴方向直线运动；所述悬臂座在所述竖直导轨座上沿y轴方向直线运动；所述悬臂组件包括悬臂、悬臂驱动组件，所述悬臂驱动组件设置于所述悬臂上，所述悬臂水平设置，所述悬臂通过所述悬臂驱动组件在所述悬臂座上沿z轴方向直线运动；所述焊枪头组件包括焊枪头、第一测距器、第二测距器、第三测距器、减速机、焊枪头旋转电机、焊丝送丝器，所述减速机输出轴竖直向下的设置于所述悬臂一端，所述焊枪头的枪尾与减速机输出轴连接，枪头斜向向下，所述第一测距器设置于所述减速机的输出轴上，用于测量焊枪头的枪头与枪头前方油箱壁的距离，所述第二测距器设置于所述减速机的输出轴上，用于测量焊枪头的枪头与枪头下方油箱壁的距离，所述第三测距器设置于所述减速机的输出轴上，用于测量焊枪头的枪头与枪头左或右侧油箱壁的距离，所述焊枪头旋转电机以及所述焊丝送丝器设置于所述悬臂上，所述焊丝送丝器基于电控台的控制向所述焊枪头输送焊丝，所述焊枪头旋转电机驱动减速机的输出轴转动，所述焊枪头、第一测距器、第二测距器、第三测距器随所述减速机输出轴的转动而沿y轴转动；所述电控台设置于地面上，基于预设焊接路径、第一测距器反馈的测距信号、第二测距器反馈的测距信号、第三测距器反馈的测距信号来控制竖直导轨座、悬臂座以及悬臂移动。

进一步地，所述第一测距器包括第一接近开关、第二接近开关；所述第二测距器包括第三接近开关、第四接近开关；所述第三测距器包括第五接近开关；所述第一接近开关与所述焊枪头在同一垂直平面内水平设置，尾端与所述减速机输出轴连接，发射头与所述焊枪头的枪头齐平朝向油箱壁，所述第二接近开关与所述焊枪头在同一垂直平面内水平设置，尾端与所述减速机输出轴连接，发射头朝向油箱壁，所述第二接近开关与所述第一接近开关错位设置，所述第二接近开关距离前方油箱壁的距离大于所述第一接近开关距离前方油箱壁的距离，所述第二接近开关的感应距离等于所述第一接近开关的感应距离；所述第三接近开关与所述焊枪头在同一垂直平面内竖直设置，与第一接近开关成90°夹角，尾端与所述减速机输出轴连接，发射头与所述焊枪头的枪头齐平朝向油箱壁，所述第四接近开关与所述焊枪头在同一垂直平面内竖直设置，与第二接近开关成90°夹角，尾端与所述减速机输出轴连接，发射头朝向油箱壁，所述第四接近开关与所述第三接近开关错位设置，所述第四接近开关距离下方油箱壁的距离大于所述第三接近开关距离下方油箱壁的距离，所述第四接近开关的感应距离等于所述第三接近开关的感应距离；所述第五接近开关与第一接近开关以及第三接近开关互为90°夹角设置，尾端与所述减速机输出轴连接，发射头朝向油箱壁。

进一步地，所述第二接近开关与所述第一接近开关错开0.9mm至1.2mm；所述第四接近开关与所述第三接近开关错开0.9mm至1.2mm。

进一步地，所述水平导轨座包括框架式水平底座以及两条水平导轨，所述框架式水平底座水平设置于地面上，两条水平导轨沿x轴方向相互平行的设置于所述框架式水平底座两侧；

所述竖直导轨座包括框架式竖直底座、两条竖直导轨、水平移动组件以及水平移动驱动电机，所述框架式竖直底座竖直设置于所述框架式水平底座上，所述框架式竖直底座与所述框架式水平底座接近的一边的两端各设有一个水平移动组件，所述框架式竖直底座通过所述水平移动组件架设在所述水平导轨座的两条水平导轨上，两条竖直导轨沿y轴方向相互平行的设置于所述框架式竖直底座两侧，所述水平移动驱动电机设置于所述框架式竖直底座上，所述水平移动驱动电机驱动所述水平移动组件带动所述框架式竖直底座在所述框架式水平底座上沿x轴直线运动；

所述悬臂座包括底座、竖直移动组件、竖直移动驱动电机，所述底座背面的两侧各设置一对竖直移动组件，所述底座通过所述竖直移动组件架设在所述竖直导轨座的两条竖直导轨上，所述竖直移动驱动电机设置于所述底座上，所述竖直移动驱动电机驱动所述竖直移动组件带动所述底座在所述框架式竖直底座上沿y轴直线运动；

所述悬臂驱动组件包括两条悬臂导轨、悬臂移动组件以及悬臂移动驱动电机，所述两条悬臂导轨沿z轴方向平行设置于所述悬臂上，所述底座正面的两侧各设置一对悬臂移动组件，所述悬臂通过两条悬臂导轨架设在一对悬臂移动组件上，所述悬臂移动驱动电机设置于所述悬臂上，所述悬臂移动驱动电机驱动所述悬臂移动组件带动所述悬臂在所述底座上沿z轴直线运动。

进一步地，所述水平导轨是“土”字型结构，中部两侧向内设有凹槽，凹槽处的槽底设有导轨齿条以及两端设有挡块；所述水平移动驱动电机的输出轴上设有一个与所述导轨齿条配合的齿轮，所述水平移动驱动电机输出轴转动时带动所述齿轮转动，通过所述齿轮和所述导轨齿条来实现移动；所述竖直导轨的结构与所述水平导轨结构相同，所述竖直移动驱动电机的结构与所述水平移动驱动电机的结构相同。

一种悬臂式自动寻位焊接机的工作方法，其特征在于，通过电控台控制水平移动驱动电机、竖直移动驱动电机以及悬臂移动驱动电机将焊枪头伸入油箱内接近一侧待焊接缝，通过电控台预设焊接路径，电控台通过控制水平移动驱动电机、竖直移动驱动电机以及悬臂移动驱动电机让焊枪头依照预设焊接路径进行焊接，并控制焊丝送丝器向焊枪头输送焊丝直至焊接完成，焊接过程中电控台根据第一接近开关、第二接近开关、第三接近开关、第四接近开关、第五接近开关的感应信号调整焊接头距离油箱壁的距离，具体操作如下：

当第一接近开关未有感应信号时，电控台控制焊枪头向枪头前方油箱壁运动直至第一接近开关产生感应信号；

当第二接近开关有感应信号时，电控台控制焊枪头向远离前方油箱壁的方向运动直至第二接近开关不再产生感应信号；

当第三接近开关未有感应信号时，电控台控制焊枪头向枪头下方油箱壁运动直至第三接近开关产生感应信号；

当第四接近开关有感应信号时，电控台控制焊枪头向远离下方油箱壁的方向运动直至第四接近开关不再产生感应信号；

当第五接近开关有感应信号时，电控台通过焊枪头旋转电机使焊枪头向左/右转动90°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用悬臂式焊接机将焊枪头伸入油箱进行焊接，代替人工进入油箱焊接，提高焊接功效以及焊接效果。水平、竖直底座采用框架式设计，在保证结构强度的情况下降低结构整体重量，可以降低电机功率选择，降低能耗。在焊枪头处增加三个轴向的接近开关，同向的一组接近开关错开设置，可以使得悬臂式焊接机自动的校准焊接头与油箱壁之间的距离，消除位置偏差，保证焊接质量。

附图说明

图1是本发明的立体视图；

图2是本发明的焊枪头部分示意图；

图3是本发明的水平导轨、竖直导轨示意图；

图4是本发明的焊枪头行走轨迹坐标示意图；

图5是本发明的导轨齿条与齿轮啮合后剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-5所示，本发明悬臂式自动寻位焊接机，包括水平导轨座、竖直导轨座、悬臂座、悬臂组件、焊枪头组件以及电控台7；

水平导轨座包括由四边围城的框架式水平底座11以及两条水平导轨12，框架式水平底座11平铺水平设置于地面上，两条水平导轨12相互平行的设置于框架式水平底座11两侧，此处将水平导轨12的导向记为x轴方向；如图3所示的水平导轨以及竖直导轨示意图，水平导轨以及竖直导轨采用相同设计，导轨成“土”字型，中部两侧向内设有凹槽，凹槽处的槽底设有导轨齿条82、两端设有挡块81；使用侧向开槽设置导轨齿条82方式代替现有的竖直设置导轨的方式，可以有效避免导轨齿条82内卡入灰尘或其他杂物导致卡死的情况，同时可以通过调节导轨齿条82以及与之配合的齿轮83的齿轮密度来调整移动的最小距离；

竖直导轨座包括由四边围城的框架式竖直底座21、两条竖直导轨22、水平移动组件23以及水平移动驱动电机24，框架式竖直底座21竖直设置于框架式水平底座11上，框架式竖直底座21与框架式水平底座11接近的一边的两端各设有一个水平移动组件23，框架式竖直底座21通过水平移动组件23架设在水平导轨座11的两条水平导轨12上，两条竖直导轨22垂直于框架式水平底座11的相互平行的设置于框架式竖直底座两侧，此处将竖直导轨22的导向记为y轴方向，此时水平导轨12和竖直导轨22构成了x、y两个方向的坐标轴，z轴方向即为同时与x、y轴方向成90°角的方向，整体构成三轴坐标轴，水平移动驱动电机24设置于框架式竖直底座21上，水平移动驱动电机24驱动水平移动组件23带动框架式竖直底座21在框架式水平底座11上沿x轴直线运动；如图1所示，水平移动组件23是卡爪式的滑块，卡爪式的滑块卡在导轨上，可在导轨上滑动，水平移动驱动电机24的输出轴上设有一个与导轨齿条82配合的齿轮83，水平移动驱动电机24输出轴转动时带动齿轮83转动，通过齿轮83和导轨齿条82的啮合来带动滑块在导轨上滑动；

悬臂座包括板状的底座31、竖直移动组件32、竖直移动驱动电机33，底座31背面的两侧各设置一对竖直移动组件32，底座31通过竖直移动组件32架设在竖直导轨座的两条竖直导轨22上，竖直移动驱动电机33设置于底座上，竖直移动驱动电机33驱动竖直移动组件32带动底座31在框架式竖直底座21上沿y轴直线运动；悬臂座与竖直导轨座的运动原理相同，竖直移动组件32与水平移动组件23采用相同设计，都是卡爪式的滑块，卡爪式的滑块卡在导轨上，可在导轨上滑动，竖直移动驱动电机33的输出轴上设有一个与导轨齿条82配合的齿轮83，竖直移动驱动电机33输出轴转动时带动齿轮83转动，通过齿轮83和导轨齿条82的啮合来带动滑块在导轨上滑动；

悬臂组件包括悬臂4、悬臂驱动组件；悬臂4沿z轴方向水平设置，悬臂驱动组件包括两条悬臂导轨51、悬臂移动组件52以及悬臂移动驱动电机53，两条悬臂导轨51沿z轴方向平行设置于悬臂4上，悬臂导轨51是条状导轨，导轨上设有导轨齿条82，底座31正面的两侧各设置一对悬臂移动组件52，悬臂4通过两条悬臂导轨51架设在一对悬臂移动组件52上，悬臂移动驱动电机53设置于悬臂4上，悬臂移动驱动电机53驱动悬臂移动组件52带动悬臂4在底座51上沿z轴直线运动；悬臂移动组件52同样采用卡爪式的滑块，卡爪式的滑块卡在悬臂导轨51上，由于悬臂移动组件52是固定在底座31上的，所以悬臂导轨51在卡爪式的滑块内左右运动，悬臂移动驱动电机53的输出轴上设有一个与导轨齿条82配合的齿轮83，悬臂移动驱动电机53输出轴转动时带动齿轮83转动，通过齿轮83和导轨齿条82的啮合来驱动悬臂4在卡爪式的滑块内运动；

焊枪头组件包括焊枪头61、第一测距器、第二测距器、第三测距器、减速机67、焊枪头旋转电机68、焊丝送丝器69，减速机67输出轴竖直向下的设置于悬臂4一端，焊枪头61的枪尾与减速机67输出轴连接，枪头斜向向下，形成一个40°-50°之间的焊接角度；

第一测距器包括第一接近开关62、第二接近开关63；第二测距器包括第三接近开关64、第四接近开关65；第三测距器包括第五接近开关66；如图2所示，焊枪头61的枪头距离前方的油箱壁的距离为l，距离下方的油箱壁的距离为h，第一接近开关62与焊枪头61在同一垂直平面内水平设置，尾端与减速机67输出轴连接，发射头与焊枪头61的枪头齐平朝向油箱壁，如图2所示，第一接近开关62的发射头与前方的油箱壁的距离为l1，l1＝l；第二接近开关63与焊枪头61在同一垂直平面内水平设置，尾端与减速机67输出轴连接，发射头朝向油箱壁，第二接近开关63与第一接近开关62错位设置，第二接近开关63距离前方油箱壁的距离大于第一接近开关62距离前方油箱壁的距离，如图2所示，第二接近开关63的发射头与前方的油箱壁的距离为l2，l2>l1，第二接近开关63的感应距离等于第一接近开关62的感应距离；第三接近开关64与焊枪头在同一垂直平面内竖直设置，与第一接近开关62成90°夹角，尾端与减速机67输出轴连接，发射头与焊枪头61的枪头齐平朝向油箱壁，如图2所示，第三接近开关64的发射头与下方的油箱壁的距离为h1，h1＝h，第四接近开关65与焊枪头61在同一垂直平面内竖直设置，与第二接近开关63成90°夹角，尾端与减速机输出轴连接，发射头朝向油箱壁，第四接近开关65与第三接近开关64错位设置，第四接近开关65距离下方油箱壁的距离大于第三接近开关64距离下方油箱壁的距离，如图2所示，第四接近开关65的发射头与下方的油箱壁的距离为h2，h2>h1，第四接近开关65的感应距离等于第三接近开关64的感应距离；第五接近开关66与第一接近开关62以及第三接近开关64互为90°夹角设置，尾端与减速机输出轴连接，发射头朝向油箱壁；

第二接近开关63与第一接近开关62错开0.9mm至1.2mm，即l2-l1的结果在0.9至1.2mm之间，优选1mm；第四接近开关65与第三接近开关64错开0.9mm至1.2mm，即即h2-h1的结果在0.9至1.2mm之间，优选1mm；

对于五个接近开关的型号选择，优选感应距离为8mm的接近开关，不对具体型号进行限制；

焊枪头旋转电机68以及焊丝送丝器69设置于悬臂4上，焊丝送丝器69向焊枪头61输送焊丝，焊枪头旋转电机68驱动减速机67的输出轴转动，焊枪头61、第一测距器、第二测距器、第三测距器随减速机67输出轴的转动而沿y轴转动，即减速机67的输出轴的转动可以当焊枪头61移动至油箱角落时实现焊枪头61沿竖直的y轴转动90°；

电控台7设置于地面上，电控台7上可以设置触摸屏进行预设焊接路径的设置，例如先让焊枪头61先沿z轴移动伸入进油箱，再沿x轴移动，最后再沿z轴移动退出油箱完成焊接，电控台7中的主控芯片可以优选plc控制器，电控台7基于预设焊接路径、第一测距器反馈的测距信号、第二测距器反馈的测距信号、第三测距器反馈的测距信号来控制竖直导轨座、悬臂座以及悬臂4移动。

使用时，五个接近开关选用感应距离为8mm的型号，先将待焊接的油箱吊至于悬臂式焊接机焊接头一侧，进入和退出油箱的方向为z轴方向，沿油箱底边行走的方向为x轴方向，通过电控台控制水平移动驱动电机、竖直移动驱动电机以及悬臂移动驱动电机将焊枪头在x、y、z轴上调整运动，直至进入油箱内接近一侧待焊接缝，例如接近油箱底部一条焊缝处，距离前方和下方油箱壁距离8mm处，通过电控台预设焊接路径，焊枪头先沿x轴运动，再沿z轴做退出油箱的运动，电控台中的主控plc芯片基于预设焊接路径通过控制水平移动驱动电机、竖直移动驱动电机以及悬臂移动驱动电机让焊枪头依照预设焊接路径进行焊接直至焊接完成，由于焊接过程中，因为焊缝不是整齐的笔直直线，所以在焊枪头沿焊缝进行焊接时，距离前方和下方油箱壁的距离会发生变化，不会保持不变，因此焊接过程中电控台根据第一接近开关、第二接近开关、第三接近开关、第四接近开关、第五接近开关的感应信号调整焊接头距离油箱壁的距离，具体操作如下：

当第一接近开关未有感应信号时，即l1>8mm时，说明焊枪头已远离前方油箱壁，此时电控台控制焊枪头向枪头前方油箱壁运动直至第一接近开关产生感应信号；

当第二接近开关有感应信号时，即l2<8mm时，说明焊枪头已过于接近前方油箱壁，此时电控台控制焊枪头向远离前方油箱壁的方向运动直至第二接近开关不再产生感应信号；

通过上述两个条件的限制，实现了基于第一接近开关与第二接近开关的错位设置，控制焊枪头在第一接近开关与第二接近开关的错位间距内运动；

当第三接近开关未有感应信号时，即h1>8mm时，说明焊枪头已远离下方油箱壁，电控台控制焊枪头向枪头下方油箱壁运动直至第三接近开关产生感应信号；

当第四接近开关有感应信号时，即h2<8mm时，说明焊枪头已过于接近下方油箱壁，电控台控制焊枪头向远离下方油箱壁的方向运动直至第四接近开关不再产生感应信号；

通过上述两个条件的限制，实现了基于第三接近开关与第四接近开关的错位设置，控制焊枪头在第三接近开关与第四接近开关的错位间距内运动；

当第五接近开关有感应信号时，说明焊接头已行进至油箱拐角处，电控台通过焊枪头旋转电机使焊枪头向左/右转动90°，进行下一个步骤的焊接，例如从做x轴焊接转至做z轴焊接。焊接过程中，电控台还控制焊丝送丝器向焊枪头不断送入焊丝，直至焊接完成。

如图4所示，可以很明显的看出，焊枪头与油箱壁之间的距离波动范围在1mm之内。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。